INSTALAÇÕES HIDRÁULICAS E PREDIAIS. Professor: Eng Civil Diego Medeiros Weber.

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1 INSTALAÇÕES HIDRÁULICAS E PREDIAIS Professor: Eng Civil Diego Medeiros Weber.

2 INSTALAÇÕES PREDIAIS DE ÁGUA QUENTE

3 Norma NBR 7198 (ABNT,1998) Projeto e execução de instalações prediais deágua quente. Condições Gerais: Garantir o fornecimento de água de forma contínua, em quantidade suficiente e temperatura controlável, com segurança, aos usuários, com as pressões e velocidades compatíveis com o perfeito funcionamento dos aparelhos sanitários e das tubulações; Preservar a potabilidade da água; Proporcionar o nível de conforto adequado aos usuários; Racionalizar o consumo de energia.

4 Conservar a temperatura adequada, para tanto as temperaturas utilizadas são: Uso pessoal em banhos e higiene 35 a 50 C Em cozinhas 60 a 70 C Em lavanderias 75 a 85 C Em finalidades médicas 100 C ou mais.

5 SISTEMAS DE DISTRIBUIÇÃO O abastecimento de água quente, desde os aquecedores até os pontos de utilização, é feito através de tubulações completamente independente do sistema de distribuição de água fria. Podem ser realizados de três maneiras distintas: Aquecimento Individual (local): quando o sistema aquecedor atende um único aparelho ou a apenas um compartimento sanitário. Como exemplo podemos citar o chuveiro e a torneira elétrica, ou um aquecedor que atenda um banheiro unicamente.

6 SISTEMAS DE DISTRIBUIÇÃO Aquecimento Central Privado: quando o sistema aquecedor atende a uma unidade residencial, ou seja, alimenta os mais diversos pontos de utilização localizados em banheiros, lavanderias, cozinhas, etc. Aquecimento Central Coletivo: quando um único sistema aquecedor alimenta conjuntos de aparelhos de várias unidades de um edifício.( quartéis, hospitais, hotéis, prédios residenciais, etc.).

7 SISTEMAS DE DISTRIBUIÇÃO Aquecimento Central Coletivo: 1. Distribuição simples ( sem retorno): Pode ser ascendente ou descendente. Apresenta como inconveniente ter de esperar um momento até ter água quente no registro da unidade que se quer abastecer, o que resulta em desperdício de água, no entanto economiza-se em canalização. As figuras 02 e 03 apresentam um esquema desta distribuição.

8 SISTEMAS DE DISTRIBUIÇÃO Fig.02 Sistema ascendente sem retorno Fig.03 Sistema descendente sem retorno

9 SISTEMAS DE DISTRIBUIÇÃO Aquecimento Central Coletivo: 2. Distribuição com retorno: Neste caso a água quente circula constantemente na tubulação podendo ser de duas formas: 2.1) Termossifão: utiliza o principio de que a água quente é menos densa o que faz com que tenha a tendência de elevar-se. Neste caso consomese mais energia pois a temperatura tem que ser mais elevada para provocar tal efeito e a distribuição é ascendente (fig.04).

10 SISTEMAS DE DISTRIBUIÇÃO Fig.04 - Sistema ascendente com circulação por termo sifão

11 SISTEMAS DE DISTRIBUIÇÃO Aquecimento Central Coletivo: 2.2 ) Por bombeamento: utiliza um sistema de recalque, fazendo que a água quente que sai do reservatório de aquecimento( storage) suba por uma coluna até o barrilete na cobertura, onde desce em prumadas que alimentarão os diversos aparelhos de cada andar. As prumadas se reúnem no pavimento onde se encontra o storage, alimentando-o novamente com a água não consumida ( fig.05).

12 SISTEMAS DE DISTRIBUIÇÃO Fig.05 - Sistema descendente com bombeamento

13 SISTEMAS DE DISTRIBUIÇÃO Aquecimento Central Coletivo: 2.3 ) Distribuição Mista: a distribuição de água quente é feita nos ramos ascendentes e descendentes em andares alternados. Requer cuidados especiais e por isso só recomendada em grandes edifícios.( fig.06).

14 SISTEMAS DE DISTRIBUIÇÃO fig.06 Sistema misto

15 CONSIDERAÇÕES GERAIS MATERIAL E PRESSÃO: Sobrepressão : < 20m.c.a (200kPa) Pressão estática mínima : < 40m.c.a (400kPa) Pressão mínima de serviço : > 0,5m.c.a (5kPa) VELOCIDADE: Não poderá a canalização ter velocidade superior a 3.0m/s a fim de não se produzirem ruídos excessivos. Quanto à velocidade mínima nada se recomenda.

16 ESTIMATIVAS DE CONSUMO: ÁGUA QUENTE CONSIDERAÇÕES GERAIS Consumo de água quente nos edifícios, em função do número de pessoas Tipo de edifício Residência Apartamentos Hotéis Edifícios de escritórios Água quente necessária, a 60 o C Consumo nas ocasiões de Peak (l/s) Duração do Peak Horas de Carga Capacidade do reservatório em função do CD Capacidade horária de aquecimento, em função do uso diário 50 l / pess.dia 1/7 4 1/5 1/7 2,5 l / pess.dia 1/5 2 1/5 1/6 Fábricas 6,31 / pess.dia 1/3 1 2/5 1/8 Restaurante 3 a classe 2 a classe 3 a classe 1,9 l / refeic. 3,2 l / refeic. 5,6 l / refeic. 1/10 1/10 Restaurante 3 refeiçoes por dia Restaurante 1 refeição por dia 1/10 8 1/5 1/10 1/5 2 2/5 1/6

17 ESTIMATIVAS DE CONSUMO: ÁGUA QUENTE CONSIDERAÇÕES GERAIS EXEMPLO a) Aquecimento para uma residência de 8 pessoas: Consumo diário(cd) = 50 l / pess 8 pess = 400 l Consumo de Peak = 400 1/7 = 57 l/s Capacidade do reservatório = 400 1/5 = 80 l Capacidade de aquecimento = 400 1/7 = 57 l/h

18 ESTIMATIVAS DE CONSUMO: ÁGUA QUENTE CONSIDERAÇÕES GERAIS Consumo de água quente nos edifícios, em função do número de aparelhos, em l / h a 60 o C Aparelhos Apt os Clubes Ginásios Hospitais Hotéis Fábricas Escritórios Resid. Escolas Lavatório 2,6 2,6 2,6 2,6 2,6 2,6 2,6 2,6 2,6 privado Lavatório 5,2 7,8 10,4 7,8 10,4 15,6 7,8 19,5 publico Banheiras Lavador de 19, ,5 26 pratos Lava pés 3,9 3,9 15,6 3,9 3,9 15,6 3,9 3,9 Pia de cozinha Tanque de 26 36,4 36,4 36,4 36,4 26 lavagem Pia de copa 6, ,5 13 Chuveiros 97, ,5 97, ,5 292 Consumo máximo provável % Capacidade do reservatório

19 ESTIMATIVAS DE CONSUMO: ÁGUA QUENTE CONSIDERAÇÕES GERAIS b) Edifício de apartamentos, com 10 unidades residências, Com os seguintes aparelhos, por unidade: bidê, lavatório, chuveiro e pia de cozinha: 10 bidês (=lavatório) 2,6 = lavatórios 2,6 = chuveiros 97,5 = pias de cozinha = 130 Total = 1157 l/h Consumo máximo provável = 0, = 347 l/h Capacidade do reservatório = 1, = 434 l

20 CONSIDERAÇÕES GERAIS VAZÃO DAS PEÇAS DE UTILIZAÇÃO: Vazão das peças de utilização Peças de utilização Vazão l/s Peso Banheira 0,30 1,0 Bidê 0,10 0,1 Chuveiro 0,20 0,5 Lavatório 0,20 0,5 Pia de cozinha 0,25 0,7 Pia de despejo 0,30 1,0 Lavadora de roupa 0,30 1,0

21 CONSIDERAÇÕES GERAIS VAZÃO DAS PEÇAS DE UTILIZAÇÃO: Q C P sendo: Q = vazão em l/s C = coeficiente de descarga (neste caso 0,30 l/s) P = soma das peças suscetíveis de utilização

22 CONSIDERAÇÕES GERAIS DIÂMETRO MÍNIMO DOS SUB-RAMAIS: Diâmetro mínimo dos sub-ramais Peças de utilização Diâmetro (mm) Banheira 15 Bidê 15 Chuveiro 15 Lavatório 15 Pia de cozinha 15 Pia de despejo 20 Lavadora de roupa 20

23 CONSIDERAÇÕES GERAIS PERDAS DE CARGA: Para estimativa das perdas de carga, adota-se o mesmo procedimento descrito para instalação de água fria. Recomenda-se o emprego das fórmulas de Fair-Whipple- Hsiao. Q 0,532 27,113J D 2,596

24 CONSIDERAÇÕES GERAIS MISTURA DE LÍQUIDOS COM TEMPERATURAS DIFERENTES: Para uma temperatura de água gelada qualquer, pode-se também utilizar as equações clássicas para mistura, dada pela equação abaixo. t V t V t V onde: t 1 = temperatura da água no aquecedor t 2 = temperatura da água fria t 3 = temperatura média da mistura V 1 = volume de água quente no aquecedor (capacidade do aquecedor) V 2 = volume de água fria misturada no aparelho (sendo V 2 = V 3 V 1 ) V 3 = volume de água morna final no aparelho

25 CONSIDERAÇÕES GERAIS QUANTIDADE DE CALOR: A quantidade de calor para que uma massa de calor específico c e de temperatura t 1 eleve-se a uma temperatura t 2 é representada pela seguinte equação: Q m c t t 2 1 sendo: m = massa do líquido ( em litros ) c = calor específico (em kcal/ o C; igual a 1) t 2 = temperatura final (em o C) t 1 = temperatura inicial (em o C) Q = quantidade de calor expressa em quilocalorias (kcal) lembrando que 1kwh = 860 kcal.

26 TIPOS DE AQUECEDORES P ara o aquecimento da água na edificação dispõe-se basicamente de três fontes: a) Energia solar. b) Combustão de sólidos (madeira, carvão, etc), líquidos (óleo, querosene, álcool, etc) ou gases (gás natural, GLP, etc); c) Eletricidade; Na prática, estas fontes podem ser associadas, sendo uma a fonte principal e a outraa fonte suporte (o que comumente é chamado de backup). Numa eventual falta oudeficiência da fonte principal a fonte suporte a substitui ou complementa o fornecimento. É ocaso da energia solar que tem como suporte a eletricidade ou GLP, para longos períodos nublados.

27 TIPOS DE AQUECEDORES AQUECIMENTO ELÉTRICO: Normalmente é feito por meio de resistências metálicas de imersão, que dão bom rendimento na transferência de calor. Os aquecedores elétricos podem ser do tipo: Aquecimento instantâneo da água em sua passagem pelo aparelho (chuveiros elétricos) Acumulação: chamados boilers; devem ser alimentados por colunas independentes das que servem os aparelhos sanitários. O ramal de alimentação que liga a coluna ao boiler deve derivar da coluna em cota superior ao aquecedor, entrando nos mesmos pela parte inferior

28 AQUECIMENTO ELÉTRICO: ÁGUA QUENTE TIPOS DE AQUECEDORES

29 TIPOS DE AQUECEDORES

30 TIPOS DE AQUECEDORES ESCOLHA DO AQUECEDOR ELÉTRICO DE ACUMULAÇÃO: Consumo diário a 70 0 C ( litros ) Capacidade do aquecedor ( litros ) , , , , , , , , , , , , , , , , , ,0 Potência ( kw )

31 TIPOS DE AQUECEDORES AQUECIMENTO COM ENERGIA SOLAR: A utilização de energia solar no aquecimento de água apresenta uma importância cada vez maior devido ao elevado custo das outras formas de energia. O aproveitamento da energia solar no aquecimento de água exige um investimento inicial elevado que normalmente é compensado pela gratuidade da energia solar.

32 TIPOS DE AQUECEDORES AQUECIMENTO COM ENERGIA SOLAR: Vantagens: a) Não é poluidora. b) É auto-suficiente. c) É completamente silenciosa. d) É uma fonte alternativa de energia. e) Geralmente está disponível no local do consumo. f) Um bom aquecedor consegue elevar a temperatura da água acima de 80 C.

33 TIPOS DE AQUECEDORES AQUECIMENTO COM ENERGIA SOLAR: Desvantagens: a) Encontra limitações do ponto de vista arquitetônico e também de espaço nas coberturas das edificações. b) Apresenta disponibilidade descontínua (dia / noite, inverno / verão). c) Apresenta variações casuais (céu nublado, chuva). d) Pode haver necessidade de um aquecedor auxiliar que utilize energia convencional para suprir os períodos ou momentos de carência.

34 TIPOS DE AQUECEDORES Circulação natural (termossifão) em circuito aberto

35 TIPOS DE AQUECEDORES Circulação natural (termossifão) em circuito fechado

36 TIPOS DE AQUECEDORES

37 TIPOS DE AQUECEDORES Circulação forçada em circuito aberto

38 TIPOS DE AQUECEDORES Circulação forçada em circuito fechado

39 TIPOS DE AQUECEDORES

40 TIPOS DE AQUECEDORES AQUECIMENTO COM ENERGIA SOLAR: Um modo prático de dimensionamento da superfície coletora é considerar 1 m 2 de coletor para litros de água quente necessários ou utilizar a equação abaixo. S I Q sendo: S = área em m 2 Q = Quantidade de calor necessária em kcal/dia I = intensidade de radiação solar em kwh/m 2 ou kcal.h/m 2 = rendimento do aproveitamento da energia por painel (na prática = 50%)

41 TIPOS DE AQUECEDORES AQUECIMENTO COM ENERGIA SOLAR: Intensidade de Radiação Solar: I = 4200 kcal/m 2 dia (Rio de Janeiro) 8 IUV; I = 5250 kcal/m 2 dia (Sinop) 10 IUV;

42 TIPOS DE AQUECEDORES AQUECIMENTO A GÁS: Consumo de gás: Admite-se que 1 m 3 de gás pode produzir em média 4000 kcal; admitimos que o rendimento médio dos aquecedores seja de 70%. Nas grandes cidades, é mais comum o uso do gás natural, ou GLP. O aquecedor a gás, normalmente, é instalado no banheiro, na cozinha ou na área de serviço.

43 TIPOS DE AQUECEDORES CAPACIDADE DO STORAGE (ARMAZENAMENTO) E POTÊNCIA DA CALDEIRA (PRÉDIOS DE APARTAMENTO E HÓTEIS: Vteórico CD A sendo A : = 1/3 (residências grandes) = 1/5 (apartamentos para 5 pessoas) = 1/7 (apartamentos muito grandes) Para se obter o volume real do storage, basta mutiplicar V teórico pelo fator 1,33.

44 TIPOS DE AQUECEDORES CAPACIDADE DO STORAGE (ARMAZENAMENTO) E POTÊNCIA DA CALDEIRA (PRÉDIOS DE APARTAMENTO E HÓTEIS: A potência da caldeira pode ser determinada mediante a utilização da equação abaixo: t2 t1 P Vstorage T Sendo: t 1 = temperatura da água fria t 2 = temperatura que se pretende elevar a água (em torno de 70 0 C) T = tempo para efetuar o primeiro aquecimento da água no storage (considera-se 2h)

45 TIPOS DE AQUECEDORES Aquecedor instantâneo à gás combustível.

46 TIPOS DE AQUECEDORES

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